KR102003369B1 - 진동발생장치 - Google Patents

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Abstract

내부공간을 가지는 하우징과, 상기 하우징에 양단부가 고정 설치되는 탄성부재와, 상기 탄성부재에 설치되며 전원이 인가되는 경우 변형되는 압전소자 및 상기 탄성부재에 연결되어 상기 압전소자의 변형에 의해 발생되는 진동을 증폭시키는 중량체를 포함하며, 상기 압전소자는 상면과 저면 중 적어도 일면에 적층되는 탄성층을 구비하는 진동발생장치가 개시된다.

Description

진동발생장치{vibrator}
본 발명은 진동발생장치에 관한 것이다.
진동발생장치는 전자기적 힘의 발생원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 부품으로서, 휴대전화에 탑재되어 무음 착신알림음으로 사용되고 있다.
한편, 휴대전화 시장이 급속도로 팽창되고 있고, 이와 더불어 여러 가지 기능이 휴대폰에 부가되는 추세에 따라 휴대폰 부품의 소형화, 고품질화가 요구되고 있는 상황에서 진동발생장치 또한 기존제품의 단점을 개선하고 품질을 획기적으로 개선시킬 수 있는 새로운 구조의 제품개발 필요성이 대두되고 있다.
그리고, 휴대폰 중에서 스마트폰의 출시가 급증하면서 터치스크린 방식이 채택됨에 따라 터치시 진동을 발생시키는 용도로 진동발생장치의 채용이 증가되고 있다.
터치스크린에서의 터치시 발생되는 진동에 있어서, 특히 요구되는 성능은 첫째 착신시 진동발생에 비하여 사용횟수가 많아짐에 따라서 동작수명시간의 증가, 둘째 사용자가 터치시 진동을 체감하는데 있어서 만족감을 높일 수 있도록 화면을 터치하는 속도에 맞추어 진동의 빠른 응답속도이다.
그리고, 이러한 성능을 구현할 수 있는 제품으로서 피에조 햅틱 액추에이터(Piezo Haptic Actuator)가 사용되고 있다. 즉, 피에조소자에 전압을 인가하면 변위가 발생하는 역압전효과의 원리를 이용한 것으로서, 발생된 변위로 가동자의 웨이트를 움직이도록 하여 진동력을 발생시키는 원리이다.
이러한 구조를 갖는 진동자의 특징으로는, 일정수준 이상의 진동력을 얻을 수 있는 주파수 대역폭이 넓어서 안정적인 진동특성을 구현할 수 있다는 것과 일정한 주파수 범위에서 단일주파수가 아닌 낮고 높은 주파수의 진동을 다양하게 사용할 수 있다는 점이다. 또한 빠른 동작응답특성을 구현할 수 있어서, 휴대폰 등 모바일기기의 햅틱 진동 구현에 적합하다고 할 수 있다.
한편, 피에조소자는 충격에 취약한 문제가 있다. 즉, 외부 충격이 가해지는 경우 피에조소자가 쉽게 파손되는 문제가 있다.
대한민국 특허공개공보 제2011-0005148호
외부 충격에 의한 파손을 방지할 수 있으며, 소형화를 구현할 수 있는 진동발생장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치는 내부공간을 가지는 하우징과, 상기 하우징에 양단부가 고정 설치되는 탄성부재와, 상기 탄성부재에 설치되며 전원이 인가되는 경우 변형되는 압전소자 및 상기 탄성부재에 연결되어 상기 압전소자의 변형에 의해 발생되는 진동을 증폭시키는 중량체를 포함하며, 상기 압전소자는 상면과 저면 중 적어도 일면에 적층되는 탄성층을 구비할 수 있다.
상기 압전소자는 상기 탄성부재의 저면에 설치될 수 있다.
상기한 진동발생장치는 상기 압전소자의 저면에 구비되는 전극에 연결되는 회로기판을 더 포함할 수 있다.
상기 하우징은 플레이트 형상의 브라켓과, 상기 하부 케이스에 결합되며 내부 공간을 가지는 상부 케이스를 구비할 수 있다.
상기한 진동발생장치는 상기 브라켓의 저면에 설치되는 보호부재를 더 포함할 수 있다.
상기 브라켓에는 상기 탄성부재의 진동시 상기 압전소자와의 접촉을 방지하기 위한 개구부가 형성될 수 있다.
탄성층을 구비하는 압전소자를 통해 외부 충격에 의한 압전소자의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
나아가, 댐퍼부재를 생략할 수 있으므로 전체 두께를 줄일 수 있으며, 제조비용의 절감 및 제조수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 압전소자를 나타내는 부분 절개 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에 구비되는 압전소자를 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치(100)는 일예로서, 하우징(110), 탄성부재(120), 중량체(130), 압전소자(140), 회로기판(150) 및 보호부재(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
하우징(110)은 하우징(110)은 내부공간을 가지며, 외부로 돌출되는 안착부(114a)를 구비할 수 있다. 보다 자세하게 살펴보면, 하우징(110)은 상부 케이스(112)와 브라켓(114)으로 이루어질 수 있다.
상부 케이스(112)는 하부가 개방된 박스 형상을 가질 수 있으며, 내부 공간을 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 상부 케이스(112)는 외관이 직육면체 형상을 가지는 박스 형상을 가질 수 있으며, 상부 케이스(112)의 하단부에 브라켓(114)이 조립될 수 있다.
한편, 상부 케이스(112)의 일측면에는 회로기판(1500이 인출될 수 있도록 인출홈(112a)이 형성될 수 있다.
브라켓(114)은 플레이트 형상을 가질 수 있으며, 양단부에는 탄성부재(120)를 지지하기 위한 지지부(114a)를 구비할 수 있다.
한편, 브라켓(114)에는 압전소자(140)와의 접촉을 방지하기 위한 개구부(114b)가 형성될 수 있다. 즉, 외부충격 시 압전소자(140)가 브라켓(114)에 접촉되어 파손되는 것을 방지하기 위하여 브라켓(114)에는 외부 충격시 압전소자(140)가 관통될 수 있도록 개구부(114b)가 형성된다.
이에 따라, 외부 충격 시 압전소자(140)는 브라켓(114)의 저면에 설치되는 보호부재(160)에 접촉될 수 있다.
탄성부재(120)는 양단부가 상기한 지지부(114a)에 고정 설치된다. 즉, 탄성부재(120)는 양단부가 브라켓(114)의 지지부(114a)에 지지될 수 있다.
한편, 탄성부재(120)는 플레이트 형상을 가지는 플레이트부(122)와 플레이트부(122)의 양측면으로부터 연장 형성되는 연장부(124)로 구성될 수 있다.
플레이트부(122)의 양단부는 상기한 지지부(114a)에 지지되며, 압전소자(140)에 전원이 공급되면 압전소자(140)의 변형에 의해 플레이트(122)부가 상,하로 진동된다.
한편, 연장부(124)는 중량체(140)의 양측면을 지지하기 위한 구성으로서, 중량체(140)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
다만, 연장부(124)의 형상은 다양하게 변경 가능할 것이다.
중량체(130)는 탄성부재(120)의 연장부(124)에 양측면이 지지될 수 있다. 즉, 중량체(130)의 양측면이 연장부(124)에 지지되어 탄성부재(120)의 진동시 탄성부재(120)와 함께 중량체(130)가 진동될 수 있다.
중량체(130)는 탄성부재(120)의 진동을 증폭시키는 역할을 수행하며, 비중이큰 텅스텐 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 중량체(130)는 연장부(124)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있으며, 이에 따라 중량체(130)가 연장부(124)에 의해 보다 안정적으로 지지될 수 있다.
그리고, 중량체(130)와 탄성부재(120)는 압전소자(140)에 변형에 의해 진동을 발생시키는 진동자를 구성하며, 압전소자(140)의 변형에 따라, 중량체(130)와 탄성부재(120)는 연동하여 진동될 수 있다.
그리고, 진동자(14)에는 압전소자(140)가 포함될 수 있다.
압전소자(140)는 일예로서, 직육면체 형상을 가질 수 있으며, 상기한 탄성부재(120)에 고정 설치될 수 있다. 다시 말해, 압전소자(140)는 탄성부재(120)의 플레이트부(122)의 저면 또는 상면 중 적어도 하나에 고정 설치되어 전원이 공급되는 경우 길이방향(도 1에서 X 방향)으로 변형되어 탄성부재(120)가 진동되도록 하는 역할을 수행한다.
한편, 압전소자(140)는 상면과 저면 중 적어도 일면에 적층되는 탄성층(142)을 구비할 수 있다. 그리고, 탄성층(142)은 코팅에 의한 방식으로 압전소자(140)에 적층될 수 있다.
다만, 본 실시예에서는 탄성층(142)이 압전소자(140)의 전체에 적층되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 탄성층(142)은 일예로서 저면에만 설치될 수 있다.
또한, 압전소자(140)가 탄성부재(120)의 상면에 설치되는 경우 압전소자(140)의 탄성층(142)은 압전소자(140)의 상면에 적층될 수도 있다.
이와 같이, 압전소자(140)에 탄성층(142)이 적층되므로, 외부 충격에 의해 압전소자(140)에 충격이 전달되더라도 압전소자(140)의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 탄성층(142)에 의해 압전소자(140)의 파손을 방지할 수 있으므로, 하우징(110), 탄성부재(120) 등에 설치되는 댐퍼부재를 생략할 수 있다.
이에 따라, 댐퍼부재의 설치를 위한 공간을 줄일 수 있으므로, 진동발생장치(100)의 전체 두께를 줄일 수 있다.
나아가, 댐퍼부재의 생략에 의해 제조비용이 절감될 수 있으며, 제조수율을 향상시킬 수 있다.
회로기판(150)은 하우징(110)의 내부로부터 외부로 인출되도록 배치되며, 일단이 압전소자(140)에 연결되며 타단이 하우징(110)의 외부로 인출될 수 있다. 즉, 회로기판(150)의 타단에는 하우징(110)의 외부로 인출되는 인출부(152)를 구비할 수 있으며, 인출부(152)에는 외부전원과의 연결을 위한 외부연결전극(152a)이 형성될 수 있다.
그리고, 회로기판(150)은 압전소자(140)의 저면에 형성되는 전극(미도시)에 연결될 수 있다.
보호부재(160)는 브라켓(114)의 저면에 설치되며, 탄성을 가진 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 보호부재(160)가 브라켓(114)의 저면에 설치되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 보호부재(160)는 하우징(110)의 전체를 감싸도록 설치될 수도 있다.
이와 같이, 보호부재(160)가 브라켓(114)의 저면에 설치되므로, 외부 충격이 가해지는 경우 압전소자(140)가 보호부재(160)에 접촉되므로 압전소자(140)의 파손을 방지할 수 있다.
즉, 보호부재(160)에 의해 충격이 흡수되므로, 압전소자(140)의 파손을 방지할 수 있는 것이다.
상기한 바와 같이, 탄성층(142)에 의해 압전소자(140)의 파손을 방지할 수 있으므로, 하우징(110), 탄성부재(120) 등에 설치되는 댐퍼부재를 생략할 수 있다.
이에 따라, 댐퍼부재의 설치를 위한 공간을 줄일 수 있으므로, 진동발생장치(100)의 전체 두께를 줄일 수 있다.
나아가, 댐퍼부재의 생략에 의해 제조비용이 절감될 수 있으며, 제조수율을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100 : 진동발생장치
110 : 하우징
120 : 탄성부재
130 : 중량체
140 : 압전소자
150 : 회로기판
160 : 보호부재

Claims (6)

  1. 내부공간을 가지는 하우징;
    상기 하우징에 양단부가 고정 설치되는 탄성부재;
    상기 탄성부재에 설치되며, 전원이 인가되는 경우 변형되는 압전소자; 및
    상기 탄성부재에 연결되어 상기 압전소자의 변형에 의해 발생되는 진동을 증폭시키는 중량체;
    를 포함하며,
    상기 압전소자는 상면과 저면 중 적어도 일면에 코팅에 의해 적층되는 탄성층을 구비하는 진동발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압전소자는 상기 탄성부재의 저면에 설치되는 진동발생장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 압전소자의 저면에 구비되는 전극에 연결되는 회로기판을 더 포함하는 진동발생장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 플레이트 형상의 브라켓과, 하부 케이스에 결합되며 내부 공간을 가지는 상부 케이스를 구비하는 진동발생장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 브라켓의 저면에 설치되는 보호부재를 더 포함하는 진동발생장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 브라켓에는 상기 탄성부재의 진동시 상기 압전소자와의 접촉을 방지하기 위한 개구부가 형성되는 진동발생장치.
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